Mesure température – groupe 12

Elève1, élève 2, élève3

Objectif

Acquérir et enregistrer la température à l’intérieur et à l’extérieur de la nacelle, pendant tout le vol.

Challenge : comparer les performances (précision, sensibilité, …) entre plusieurs moyens de mesure :

  • moyens « modernes » : capteurs analogiques ou numériques couramment utilisés (thermistance, PT, DHT, DS, …)
  • moyens « physiques » : utilisation d’une bilame (lame bimétallique)

Tâches à réaliser

Analyse fonctionnelle

Compléter le synoptique suivant

Réaliser des recherches sur les conditions en altitude

(amplitudes de températures, conditions susceptibles de perturber la mesure, …)

Problème : Réussir à capturer la température au cours de l’expérience en fonction de l’attitude et / ou de la durée.
– Mesurer entre -60 à 30 °C

1 capteur parmi :

DS18B20 : adapté pour l’Arduino / prix correct mesure entre -55 et +125 °C

(http://automacile.fr/ds18b20-capteur-de-temperature-one-wire-arduino/)
thermistance : pas assez de résistance (+25 °C)
PT100 : trop cher
DHT22 : pas assez résistant (-40 / +80°C)

Mise en œuvre de différents capteurs « modernes »

Capteur DS18B20

Montage :

Programme :

// Inclusion de la bibliothèque
#include <OneWire.h>

// Connecteur numérique relié à DQ
const byte DS_PIN = 7;

// Création de l'objet associé au DS18B20
OneWire ds(DS_PIN);

// Fonction de lecture de la température
//
void getTemperature(float *temperature) {
  byte data[9], addr[8]; // Données et Adresse du module DS18B20

  // Réinitialisation du bus
  ds.reset_search();

  // Recherche du capteur
  if (!ds.search(addr)) return;

  // Vérification de l'adresse reçue
  if (OneWire::crc8(addr, 7) != addr[7]) return;

  // Vérification du modèle de capteur (DS18B20)
  if (addr[0] != 0x28) return;

  // Sélection du capteur
  ds.reset();
  ds.select(addr);

  // Lancement de la mesure
  ds.write(0x44, 1);
  delay(800);

  // Resélection du capteur
  ds.reset();
  ds.select(addr);

  // Envoie d'une demande de lecture
  ds.write(0xBE);

  // Lecture des données
  for (byte i = 0; i < 9; i++) {
    data[i] = ds.read();
  }

  // Conversion des données en degrés Celcius
  *temperature = ((data[1] << 8) | data[0]) * 0.0625;
  }

void setup() {
  Serial.begin(115200);
}

void loop() {
  float temperature;

  // Lecture de la température
  getTemperature(&temperature);

  // Affichage de la température
  Serial.print(F("Temperature : "));
  Serial.print(temperature, 1);
  Serial.write(176); // Caractère degré
  Serial.write('C');
  Serial.println();
}

 

Capteur thermistance

Programme :

int ThermistorPin = A0;
int Vo;
float R1 = 10000; // value of R1 on board
float logR2, R2, T;
float c1 = 0.001129148, c2 = 0.000234125, c3 = 0.0000000876741; //steinhart-hart coeficients for thermistor

void setup() {
  Serial.begin(115200);
}

void loop() {
  Vo = analogRead(ThermistorPin);
  R2 = R1 * (1023.0 / (float)Vo - 1.0); //calculate resistance on thermistor
  logR2 = log(R2);
  T = (1.0 / (c1 + c2*logR2 + c3*logR2*logR2*logR2)); // temperature in Kelvin
  T = T - 273.15; //convert Kelvin to Celcius
  Serial.print("Temperature: ");
  Serial.print(T);
  Serial.println(" C");

  delay(500);
}

Réalisation d’un capteur « maison »

Décrire le principe de fonctionnement d’un bilame
Un bilame permet de déterminer la température en fonction de sa déformation (courbe).
Évaluer la déformation d’un bilame
Cette déformation est dû à la composition des matériaux (cuivre, acier) et à la température
Rechercher le lien entre déformation et effort : loi \(F=f(\epsilon)\) (voir cours sur les matériaux)
Comment mesurer un effort ? Mettre en œuvre un capteur d’effort.
On met deux matériaux, en fonction de la place du matériel (supérieur / inférieur) le bilame va se déformer vers le haut ou vers le bas selon la température (chaude ou froide).
Concevoir un montage pour le dispositif (croquis sur papier puis Solidworks)

Calibrage des capteurs

expérimentation en laboratoire, relations de comportement, application de correctifs, …

Analyse des performances

prix, précision, rapidité, justesse, poids, …

Répartition des tâches

1 réponse

  1. groupe12 dit :

    Ce projet s’est bien déroulé. Le jour du lancé malgré des imprévus et les conditions climatiques difficiles le ballon a bien décollé du Puy-de-Dôme.
    Mallory, Mohcen, Dorian

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